A320飛機(jī)交流匯流條連接線指示丟失故障分析

摘要：飛機(jī)電源系統(tǒng)匯流條貫穿于飛機(jī)各個(gè)系統(tǒng)，為飛機(jī)上所有的用電設(shè)備提供可靠的電力，當(dāng)出現(xiàn)匯流條連接線丟失故障時(shí)，使用單一技術(shù)手冊(cè)往往無法排除。本文以A320系列飛機(jī)為例，通過研究電源系統(tǒng)匯流條線路設(shè)計(jì)原理，總結(jié)出此類故障的排故經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用于航線維修工作中可有效節(jié)省排故時(shí)間，提高排故效率。

關(guān)鍵詞：電源系統(tǒng)；交流匯流條；接觸器

Keywords：electrical power system；AC BUS；contactor

0 引言

匯流條是一種多層層壓結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電連接部件，具有低感抗、抗干擾、高頻濾波效果好、可靠性高、節(jié)省空間、裝配簡潔等優(yōu)點(diǎn)。采用匯流條式結(jié)構(gòu)可以大幅減少線纜連接的數(shù)量，解決電子系統(tǒng)高密度布局的難題。隨著匯流條應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展以及匯流條研究的不斷突破，匯流條已由最初實(shí)現(xiàn)電氣連接發(fā)展為具有承擔(dān)結(jié)構(gòu)支撐、抑制電磁干擾、增加系統(tǒng)可靠性和輔助設(shè)備散熱功能等多種用途。航空電子系統(tǒng)中先進(jìn)飛機(jī)匯流條控制器的研究將成為下一代飛機(jī)配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

1 電源系統(tǒng)原理分析

1.1 電源系統(tǒng)布局

A320飛機(jī)電源系統(tǒng)采用雙通道供電方式，由三相115/200V，400Hz恒定頻率的交流電系統(tǒng)和28V直流電系統(tǒng)組成。支持整個(gè)電源系統(tǒng)的設(shè)備包括兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)（GEN）、APU發(fā)電機(jī)（APU GEN）、外接電源（EXT PWR）、應(yīng)急電源（EMER GEN）及電瓶（BAT）等。

1.2 正常供電方式

正常情況下，飛機(jī)采用雙通道供電方式。1#發(fā)電機(jī)給1#交流匯流條供電，2#發(fā)電機(jī)給2#交流匯流條供電。1#交流匯流條給1#變壓整流器供電，將交流電轉(zhuǎn)換成28V直流電，并傳送給1#直流匯流條。同理，2#交流匯流條獨(dú)立給2#直流匯流條供電。此外，1#交流匯流條給交流重要匯流條（AC ESS BUS）供電，1#直流匯流條給直流電瓶匯流條（DC BAT BUS）和直流重要匯流條（DC ESS BUS）供電。在此模式下，交流電和直流電的供電都采用單獨(dú)供電方式，直流電在特殊情況下可采用并聯(lián)供電方式。

1.3 應(yīng)急供電方式

電源系統(tǒng)有重要變壓整流器（ESS TR），在正常供電模式故障或緊急狀況下，可由應(yīng)急發(fā)電機(jī)通過ESS TR直接給DC ESS BUS供電。應(yīng)急發(fā)電機(jī)（EMER GEN）位于機(jī)腹整流罩內(nèi)部，當(dāng)AC BUS 1和2失去作用時(shí)，沖壓空氣渦輪（RAT）會(huì)自動(dòng)放出，由沖壓空氣驅(qū)動(dòng)藍(lán)液壓系統(tǒng)，帶動(dòng)應(yīng)急發(fā)電機(jī)，通過ESS TR給DC ESS BUS供電。當(dāng)兩個(gè)AC BUS和EMER GEN都失效的情況下，電瓶1給靜變流機(jī)（STAT INV）供電，靜變流機(jī)將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，給AC ESS BUS供電，電瓶2給DC ESS BUS供電。IDG（整體傳動(dòng)發(fā)電機(jī)）和APU（輔助動(dòng)力裝置）可以提供90KVA電力，但是EMER GEN只能提供5kVA的電力，且只給機(jī)上關(guān)鍵設(shè)備供電。

2 歷史故障情況及保留限制

飛機(jī)電源系統(tǒng)故障尤其是與匯流條相關(guān)的故障經(jīng)常導(dǎo)致航班不正常，以某航空公司173架A320系列飛機(jī)為樣本，對(duì)其2015—2019年間電源系統(tǒng)導(dǎo)致航班不正常進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表1所示。

飛機(jī)電源系統(tǒng)故障中，與匯流條相關(guān)的警告信息包括：ELEC AC（DC）BUS1（2）、ELEC AC（DC） ESS BUS FAULT、ELEC AC（DC） ESS BUS ALTN、ELEC AC（DC） ESS BUS SHED，MEL均不能放行?？梢员Ａ舻臈l目如ELEC GEN 1（2） FAULT依據(jù)MEL24-22-01A放行時(shí)，不同構(gòu)型的飛機(jī)也有諸多限制，如表2所示。

3 交流匯流條連接線指示丟失故障分析

3.1 故障現(xiàn)象

如出現(xiàn)飛機(jī)電子中央監(jiān)控系統(tǒng)（ECAM）電源系統(tǒng)警告信息，可以根據(jù)廠家排故手冊(cè)的建議進(jìn)行排故，但有些電源系統(tǒng)故障并不產(chǎn)生ECAM警告，此類故障往往排故難度較大，給故障分析和維修工作帶來很大的挑戰(zhàn)。

2019年11月，某公司一架A320飛機(jī)ECAM電源系統(tǒng)頁面中AC BUS1與AC ESS BUS之間的連接線指示丟失，如圖1所示。正常情況下，AC BUS 1通過AC ESS BUS 連接接觸器向AC ESS BUS和AC ESS SHED BUS供電。當(dāng)AC BUS 1失去電源時(shí)，可通過人工按壓駕駛艙頭頂電源面板上的AC ESS FEED電門，接通AC BUS 2電源，由AC BUS 2繼續(xù)向AC ESS BUS和AC ESS SHED BUS供電。此故障現(xiàn)象并沒有觸發(fā)ECAM警告，維修人員按壓AC ESS FEED電門，檢查確認(rèn)AC BUS2與AC ESS BUS之間有連接線，可為AC ESS BUS供電。

3.2 故障原理分析

根據(jù)AMM31-67-24和ASM24-25-01，如圖2所示，正常情況下，接觸器3XC1和13XC吸合，AC BUS 1和AC ESS BUS有連接線顯示，如果這兩個(gè)接觸器斷開，連接線顯示就會(huì)消失。當(dāng)3XC1吸合后，13XC-X1會(huì)得到28VDC。13XC接觸器吸合后，13XCA1A2觸點(diǎn)給SDAC-AA-5B輸入地信號(hào)。SDAC（系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取集中器）接收到這個(gè)地信號(hào)，AC BUS1和AC ESS BUS連接線就會(huì)顯示。SDAC并沒有監(jiān)控接觸器3XC1的狀態(tài)，而是間接地用接觸器13XC的狀態(tài)來表示。如果13XC故障在斷開位，SDAC-AA-5B接收不到地信號(hào)，會(huì)認(rèn)為3XC1沒有吸合，AC BUS1和AC ESS BUS之間連接線就不會(huì)顯示。由此可見，匯流條連接線的顯示可能會(huì)出現(xiàn)虛假故障，實(shí)際匯流條之間連接正常但連接線卻沒有顯示。

3.3 故障觸發(fā)原因

AC ESS BUS與AC BUS1和AC BUS2均沒有連接線，可通過ECAM系統(tǒng)“ELEC”頁面上的匯流條顏色來判斷AC ESS BUS是否有電，綠色表示有電，琥珀色表示沒有電。當(dāng)AC ESS BUS沒有電時(shí)，會(huì)觸發(fā)ECAM警告AC ESS BUS FAULT。顯示XX則表示匯流條狀態(tài)信號(hào)不可用。

分析AC ESS BUS FAULT警告的觸發(fā)邏輯，需要用到ECAM系統(tǒng)邏輯數(shù)據(jù)手冊(cè)（ESLD）。該手冊(cè)在航線排故中不常使用，一般用于查詢需要的計(jì)算機(jī)輸入、可用的計(jì)算機(jī)邏輯、計(jì)算機(jī)輸入的類型（數(shù)字式或ARINC式等）、文本代碼信息、程序和狀態(tài)消息、信息的顏色、飛行階段抑制、ARINC標(biāo)簽數(shù)據(jù)、聽覺警告生成數(shù)據(jù)和頭頂版信號(hào)燈數(shù)據(jù)等。

根據(jù)ELSD1.24.70章節(jié)（見圖3），可知SDAC（系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取集中器）給FWC（故障告警計(jì)算機(jī)）發(fā)送的信號(hào)002-00/18是觸發(fā)警告的必要條件。 LABEL-SDI是002-00，其中第18位為1時(shí)，會(huì)觸發(fā)ECAM警告AC ESS BUS FAULT。

在ECAM系統(tǒng)邏輯數(shù)據(jù)手冊(cè)的“SDAC SIGNALS”部分中，可查詢到信號(hào)002-00/18的“SOURCE（來源）”是來自匯流條BUS-4XP，通過INPUT PINS（輸入引腳）可知，信號(hào)從RTP05E（右上插頭05E）銷釘輸入SDAC。

如圖4所示，當(dāng)匯流條4XP無電時(shí)，繼電器3XH會(huì)斷開。斷開狀態(tài)的3XH其A觸點(diǎn)會(huì)將地信號(hào)輸入給SDAC1和SDAC2的AD-5E銷釘。SDAC發(fā)送給FWC的數(shù)字信號(hào)002-00中BIT18狀態(tài)就為1，F(xiàn)WC將觸發(fā)ECAM警告AC ESS BUS FAULT?？梢姰?dāng)匯流條不通電時(shí)也是根據(jù)特定的繼電器開關(guān)狀態(tài)監(jiān)控。斷開后，將地信號(hào)送給SDAC，用于顯示匯流條的不同顏色，同時(shí)觸發(fā)ECAM警告。由此可見，如果繼電器3XH出現(xiàn)故障，也會(huì)出現(xiàn)虛假的匯流條警告和故障顯示。

3.4 排故方案的制定

當(dāng)出現(xiàn)ECAM警告AC ESS BUS FAULT時(shí)，可以參考TSM24-50-00-810-804-A中的故障確認(rèn)方法來區(qū)別真假警告。參考AMM31-60-00-860-001，完成EIS（電子儀表系統(tǒng)）啟動(dòng)程序，如果EWD（發(fā)動(dòng)機(jī)告警顯示器）和左PFD（主飛行顯示器）黑屏，表示4XP的確沒有電。這時(shí)，需要按照TSM的故障隔離程序進(jìn)行排故。

通過ASM24-52-01和ASM24-25-01，只要匯流條4XP有電，繼電器3XH就可吸合。3XH有A和B兩組觸點(diǎn)，當(dāng)繼電器斷開時(shí)，A輸出地信號(hào)給兩部SDAC，B輸出地信號(hào)給電門AC ESS FEED（11XC）。如果3XH完全斷開，3XH-A觸點(diǎn)輸出地信號(hào)給SDAC，觸發(fā)ECAM警告AC ESS BUS FAULT。3XH-B觸點(diǎn)輸出地信號(hào)給11XC，即電門AC ESS FEED，使AC ESS FEED電門上的FAULT燈亮。如果兩個(gè)現(xiàn)象都有，則無法判斷3XH是否故障，應(yīng)結(jié)合之前的方法判斷匯流條是否確實(shí)無電。如果僅出現(xiàn)ECAM警告AC ESS BUS FAULT，F(xiàn)AULT燈不亮，可初步判斷為3XH-A故障在斷開位；如果僅電門AC ESS FEED上的FAULT燈亮，但ECAM警告AC ESS BUS FAULT沒有出現(xiàn)，可初步判斷為3XH-B故障在斷開位。

通過ASM和ELSD分析可知，如果繼電器3XH故障在斷開位，將出現(xiàn)虛假的ECAM警告AC ESS BUS FAULT。針對(duì)虛假的匯流條失電警告，應(yīng)參考TSM 24-50-00-810-803-A來處理，可能的故障源為3XH繼電器或?yàn)槠涔╇姷奶_關(guān)2XH。

4 結(jié)束語

針對(duì)A320電源系統(tǒng)交流匯流條中的非典型故障，結(jié)合TSM、AMM、MEL、ELSD和ASM等手冊(cè)資料，確認(rèn)信號(hào)含義，找到相應(yīng)的電路，進(jìn)行詳細(xì)分析，可順利定位故障源，高效、準(zhǔn)確地排除故障。熟練使用這種故障分析方法，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，可有效縮短排故周期，保障航班盡快恢復(fù)運(yùn)行。

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作者簡介

邱迪，助理工程師，主要從事飛機(jī)技術(shù)狀態(tài)監(jiān)控與技術(shù)支援工作。